水库大坝工程防渗施工技术要点

发表时间:2021/6/8   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:梁然 朱福仁 何家兴
[导读] 摘要:大坝防渗是水利工程设计和施工中最重要的关注点之一,但由于各方面原因,渗漏一直以来都是水库大坝最常见的病害。
        云南省水利水电工程有限公司  云南昆明  650000
        摘要:大坝防渗是水利工程设计和施工中最重要的关注点之一,但由于各方面原因,渗漏一直以来都是水库大坝最常见的病害。大坝渗漏不仅影响水库发电、供水、灌溉等工程效益的正常发挥,严重者甚至直接威胁工程的防洪安全,造成溃坝风险。渗漏问题是影响大坝整体安全的重要因素,深入研究大坝渗漏的探测技术、评价方法及其处理对策,总结工程经验,对于保障我国水库大坝的安全运行具有重大的现实意义。有效、准确地探测渗漏病害是评价大坝渗漏安全和进行加固处理的重要前提,但由于水库大坝建筑物规模大、范围广,渗漏病害的渗漏点分散,渗漏病害具有较强的复杂性与隐蔽性,其探测一直以来都是大坝安全领域的一项技术难题。
        关键词:水库大坝工程;防渗;施工技术要点
        引言
        我国地域宽广、水库数量众多,但出于自然灾害、建设施工技术限制及管理程序不规范等问题,水库大坝很容易发生险情,所以病险水库的除险加固防渗工程在我国将是一个长期的主题。为了以后能够更好做好水库大坝除险加固防渗技术方案的选择工作,故选择此课题进行研究。
        1水库大坝工程防渗施工技术要点
        1.1土质防渗体土石坝渗漏
        土质防渗体土石坝要依靠坝内土料防渗,渗漏通道分布较广,也较为隐蔽。一般可先进行现场查勘、监测资料分析等,初步判定渗漏类型。针对其渗漏流速慢、隐蔽性强的特点,可采取物探方法进行渗漏区域及渗漏流向的检测,常用的检测方法包括电磁法(如自然电场法、高密度电阻率法、探地雷达法、大地电磁法、瞬变电磁法)和流场法等。如《中小型水利工程地质勘察规范》(SL55—2005)中7.3.3条也规定:“宜采用电法、地质雷达、电磁波等物探方法探测坝体病害、喀斯特的空间分布、渗漏通道位置及埋藏深度。”在此基础上,可采取地勘钻孔及探坑,通过孔内电视、压水试验、连通性试验等手段进一步判断大坝渗漏部位及量级,排查渗漏通道。
        1.2沥青混凝土心墙坝渗漏
        沥青混凝土心墙坝的渗漏多为非集中的点状渗漏,渗漏入口分散,目前并没有单一、有效、可靠的检测方法和技术。由于沥青混凝土心墙坝坝体内部堆石料、沥青混凝土心墙、混凝土基座和坝基等多重介质物理力学特性差异较大,瞬变电磁法、高密度电法等物探手段分辨率较低,应用效果不佳。针对设置在坝体内部的沥青混凝土心墙渗漏,一般可在心墙上下游侧布置钻探孔,以水体为媒介,采用水下声呐、钻孔彩色电视、示踪法、连通性试验、坝体内水位分析等多种方法进行渗漏探测。
        2实例分析
        2.1工程概况
        某市水库工程坝址以上控制集水面积20.3km2,多年平均来水量1827×104m3,是一座以城市供水和灌溉为主,兼顾乡村人畜供水的中型水利工程。在施工过程中,大坝坝基河床段及右岸灌浆平洞围岩地质情况较初设阶段均发生了较大变化,为保证水库防渗效果,对受地质缺陷影响部位防渗体系进行了设计变更。
        2.2土石方开挖
        坝基土石方开挖采用从上到下的顺序进行,先坝肩、再岸坡,最后开挖河床段,由于两岸山体陡峭、覆盖层小,坝肩及岸坡开挖采用光面或预裂爆破方式将开挖料抛至河床,再采用挖运设备分层分区完成开挖。沥青混凝土心墙基座基础采用预裂爆破保护基础面,在开挖时预留保护层,最后保护层采用水平预裂爆破一次成型,河床内个别大块石,通过孤石解炮解小后挖除,基础开挖完成后用人工电镐开挖止水槽。

灌浆平洞开挖时,根据不同的围岩类别选取不同的开挖方式和支护形式,具体爆破参数根据现场试验确定,严格控制装药量,周边采用光面爆破,尽量减小爆破对周边围岩的影响,确保开挖成型。
        2.3混凝土浇筑
        防渗体系混凝土浇筑主要包括心墙基座、挡墙及灌浆平洞衬砌工程。心墙基座及挡墙混凝土浇筑前,先进行分缝T型止水埋设,再安装钢筋、Z型止水及模板;心墙基座及挡墙采用组合钢模板,内撑外拉,除河床水平段外均设有顶模,为便于振捣,每隔3m在顶模处预留窗口,待其下方混凝土振捣完毕后再进行封堵。混凝土浇筑采用泵送+溜管方法,浇筑过程中随浇随平随振,不得堆积,在倾斜面上浇筑混凝土时,应从低处开始,浇筑面水平,收仓面应与倾斜面垂直。在右岸心墙基座浇筑过程中,由于坡度较陡(1:0.5),单仓高度超过10m,须分多次浇筑,在上下次混凝土之间设置水平止水,避免因施工缝处理不到位造成渗漏,水平止水亦采用预埋方式埋人基岩中,另一端与Z型止水双面焊接牢固,浇筑过程中设专人进行止水保护。灌浆平洞衬砌混凝土分2次浇筑,第1次浇筑底板,浇筑底板时将侧墙钢筋预埋好,第2次侧墙顶拱对称同时浇筑。侧墙及顶拱采用满堂支架+拱形骨架进行模板支撑,泵送混凝土浇筑。灌浆平洞止水采用橡胶止水,订货时采用整条加工成型,以减少焊接点,橡胶止水的焊接采用热熔法或粘结法,浇筑过程中应避免混凝土对橡胶止水的挤压变形。
        2.4帷幕灌浆
        帷幕灌浆采用孔口封闭法进行施工,每个施工帷幕灌浆孔均为3排,按分序加密的原则进行,共分2个次序,首灌下游排Ⅰ、Ⅱ序孔,后灌上游排Ⅰ、Ⅱ序孔,再灌中间排Ⅰ、Ⅱ序孔。帷幕灌浆采用普通硅酸盐纯水泥浆,水泥强度等级为P.042.5级,浆液水灰比采用1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等4个级别。灌浆段基本长度为:第1段段长为2.0m,灌浆压力0.2mPa;第2段段长为3.0m,灌浆压力0.3mPa;第3段段长为5.0m,灌浆压力0.4mPa;其余段段长均为5.0m,灌浆压力0.5mPa。如遇特殊情况可适当延长或缩短灌浆段长,终孔段段长最长不得大于10.0m。帷幕灌浆孔采用回转式地质钻机钻孔,钻一段灌浆一段,在规定的设计压力下,当注入率不大于0.4L/min,继续灌浆60min;或者不大于1.0L/min,继续灌浆90min,灌浆可以结束,灌浆结束后采用“分段压力灌浆封孔法”进行封孔。
        2.5沥青混凝土心墙施工
        沥青混凝土心墙是寨子河水库工程整个防渗体系中的重点环节,根据施工现场实际情况及气候特点,选取人工摊铺方式进行沥青混凝土心墙施工。结合以往工程经验及技术创新,研究形成了“大层厚负温环境沥青混凝土窄心墙快速施工技术”,即在负温环境(-5℃)下,沥青混合料单层摊铺厚度35cm的日连续铺筑2层的施工技术,极大地提高了施工效率。在沥青混凝土正式摊铺前,首先进行施工接缝及层面处理,对于与水泥混凝土基座连接部位,水泥混凝土表面采取冲毛等方式将其表面清理干净,干燥后,连带Z型铜止水一同喷涂冷底子油,直至接触面泛黑亮油光;冷底子油喷涂完毕后铺设沥青玛蹄脂,玛蹄脂厚度控制在20mm。模板架设完毕后,先进行两侧过渡料铺筑再进行沥青混凝土摊铺,施工过程中严格控制沥青混合料各阶段的温度,确保施工质量。沥青混凝土碾压采取双侧轮流齐缝碾压方式,先静后振再收光。整个施工过程中要采取严密的措施对沥青混凝土心墙进行保护。
        结语
        总而言之,施工人员在建设水库大坝时,要重视防渗技术的使用,提高施工质量。随着水利设施的建设进一步加快,大坝防渗技术在施工中将得到更多应用。
        参考文献:
        [1]陈洋,王立彬,王旭东.病险土石坝除险加固防渗方案的比选[J].水利科技与经济,2010(02):21-24.
        [2]焦一峰.中小型水库大坝除险加固技术方案优选研究[J].中国水运(下半月),2017(6).
        [3]雷瑞丽.川岩水库除险加固设计方案优选研究[J].湖南水利,2019,220(02):10-12.
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